Asteroïdes

Astéroïde

L’astéroïde géocroiseur 433 Éros où s’est posée la sonde NEAR Shoemaker.

Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence d’une comète, tourne autour du Soleil sur une orbite faiblement elliptique (cf. lois de Kepler). Les astéroïdes font partie du système solaire et ne sont pas les satellites d’une planète.

On suppose que les astéroïdes sont des restes du disque protoplanétaire qui ne se sont pas regroupés en planètes pendant sa formation.

On appelle astéroïde le corps céleste dans l’espace et météorite lorsqu’il s’écrase sur la Terre.

Sommaire

Observation à l'œil nu

Quoique l’on ait maintenant réussi à identifier, au 6 janvier 2007, 362 447 astéroïdes[1], ceux-ci sont presque impossibles à observer à l’œil nu. Ils sont bien plus petits que les planètes et très peu lumineux. L’astéroïde 4 Vesta en est l’exception puisque c’est le seul qu’il soit parfois possible d’observer sans appareil optique. Sa luminosité n’étant toutefois pas très grande, il faut donc savoir où poser le regard.

Un astéroïde ressemble plus ou moins à une étoile qui brille dans le ciel nocturne. Le meilleur moyen pour partir à la chasse aux astéroïdes avec ses jumelles ou son télescope est d’observer le fond étoilé plusieurs nuits d’affilée et de détecter les points lumineux qui se déplacent par rapport au fond, qui, lui, paraît stable. Certains catalogues répertorient la position des astéroïdes et il est alors plus facile de pointer le télescope au bon endroit.

Premières découvertes

L’astéroïde 1 Cérès vu par le télescope spatial Hubble.

L’étude des astéroïdes fut longtemps délaissée par les astronomes. Nous les connaissons depuis maintenant plus de deux cents ans, mais ils étaient considérés comme les rebuts du système solaire[réf. nécessaire]. On sait maintenant que les astéroïdes sont une clé importante de la compréhension de la formation du système solaire et c’est pour cette raison que les astronomes montrent un plus grand intérêt envers ces objets.

Le premier astéroïde fut découvert tout à fait par hasard par Giuseppe Piazzi, directeur, à l’époque, de l’observatoire de Palerme, en Sicile. La veille du jour de l’an 1801, ce dernier observait la constellation du Taureau, lorsqu’il aperçut un objet non identifié se déplaçant très lentement sur le fond étoilé. Il suivit le déplacement de cet objet pendant plusieurs nuits. Son collègue, Carl Friedrich Gauss, utilisa ces observations pour déterminer la distance exacte de cet objet inconnu à la Terre. Ses calculs placèrent l’astre entre les planètes Mars et Jupiter. Piazzi le nomma Cérès, du nom de la déesse romaine qui fait sortir la sève de la terre et qui fait pousser les jeunes pousses au printemps, et qui était également la déesse protectrice de la Sicile.

Tout cela était très surprenant car auparavant, en 1766, le physicien, astronome et biologiste prussien Johann Daniel Titius avait prédit l’existence d’une planète sur cette orbite en vertu de la loi de Titius-Bode.

Entre 1802 et 1807, trois autres objets furent découverts : Pallas, Junon et Vesta. Ces quatre corps furent alors considérés comme des planètes à part entière. Puis les recherches furent abandonnées jusqu’à la découverte d’Astrée par Karl Ludwig Hencke en 1845. En juillet 1868, cent astéroïdes étaient connus. La millième découverte homologuée eut lieu en novembre 1921 (969 Leocadia) et la dix-millième en octobre 1989 (). En règle générale, l’ordre des dates de découvertes ne correspond pas à l’ordre de numérotation des astéroïdes, car l’octroi d’un numéro dépend de l’établissement d’une orbite fiable.

Méthodes de détection

Jusqu’en 1998, les astéroïdes étaient découverts à l’aide d’un processus en quatre étapes[réf. nécessaire] :

  1. Tout d’abord, une région du ciel était photographiée à l’aide d’un télescope à large champ. Des paires de photographies étaient prises à intervalles réguliers – typiquement une heure – et ce, sur une durée de plusieurs jours ;
  2. deuxièmement, deux films de la même région sont observés dans un stéréoscope. Tout corps en orbite autour du Soleil aura alors bougé légèrement. Dans le stéréoscope, l’image de ce corps apparaîtra alors comme flottant légèrement sur le fond des étoiles ;
  3. troisièmement, une fois qu’un objet se déplaçant a été identifié, sa position était mesurée précisément en utilisant un microscope, la position étant mesurée relativement à celle d’une étoile connue.
    Note : ces trois premières étapes ne constituent pas une découverte d’un astéroïde : l’observateur n’a trouvé qu’une apparition.
  4. l’étape finale de la découverte était d’envoyer la position et l’heure de la découverte à Brian G. Marsden du Minor Planet Center qui, à l’aide de programmes informatiques, calcule si cette apparition est reliée à d’autres apparitions sur la même orbite. Si c’est le cas, l’observateur de l’apparition finale est déclaré le découvreur et obtient l’honneur de nommer l’astéroïde. Le nom proposé doit néanmoins être approuvé par l’Union astronomique internationale.

Depuis 1998, la plupart des astéroïdes sont découverts à l’aide de systèmes automatisés qui comprennent des caméras CCD et des ordinateurs reliés directement aux télescopes. Voici quelques-unes des équipes utilisant de tels systèmes :

  • l’équipe du Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR) ;
  • l’équipe du Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT) ;
  • Spacewatch ;
  • l’équipe du Lowell Observatory Near-Earth Object Search (LONEOS) ;
  • le Catalina Sky Survey ;
  • l’association japonaise de surveillance spatiale ;
  • l’Asiago DLR Asteroid Survey.

Le système LINEAR avait découvert, à lui seul, plus de 93 000 astéroïdes en mars 2008.

Inventaire

Au 7 mai 2009, le Minor Planet Center dénombre 215 098 astéroïdes numérotés, dont 15 190 nommés, et 238 393 astéroïdes non numérotés ; soit un total de 453 491 orbites connues.

Dénomination

Article détaillé : Désignation des astéroïdes.

Le Minor Planet Center est chargé de la gestion de la désignation des astéroïdes. Quand l’orbite d’un astéroïde est confirmée, l’apparition reçoit une désignation, constituée de l’année de découverte, d’un code de deux lettres représentant la semaine de découverte, et d’un numéro si plus d’une découverte a eu lieu dans cette semaine (exemple : 1998 FJ74). Il reçoit aussi un numéro permanent (exemple : (26308) 1998 SM165), puis parfois, et plus tard, un nom (exemple : 1 Cérès). Les premiers ont reçu les noms de personnages de la mythologie grecque ou romaine, puis suite à leur épuisement, on en a utilisé d’autres, comme les noms de personnages célèbres ou des épouses du découvreur ou même de personnages de séries télévisées et de desserts favoris. Ces dernières années, le rythme de découverte d’astéroïde est tel que les astéroïdes sans noms sont majoritaires. Quelques groupes d’astéroïdes ont des noms ayant un thème commun. Par exemple, les Centaures sont nommés d’après les Centaures de la mythologie et les Troyens sont nommés d’après les héros de la Guerre de Troie. En mars 2008, sur 181 699 astéroïdes numérotés, le dernier nommé était Lambertini, et le premier astéroïde sans nom était en 1974 FV1.

Exploration des astéroïdes

L’astéroïde Éros survolé par la sonde Near, le 19 septembre 2000.

Les premières images rapprochées d’un astéroïde sont l’œuvre de la sonde Galileo envoyée vers 951 Gaspra et 243 Ida en 1991.

La sonde NEAR Shoemaker (Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker) fut lancée le 17 février 1996 par la NASA dans le but d’étudier en détails l’un des plus gros astéroïdes géocroiseurs : 433 Éros. Après avoir établi une cartographie complète de la surface de 433 Éros entre avril et octobre 2000, et bien que cela n’était pas prévu au départ de sa mission, la sonde NEAR Shoemaker s’est finalement posée sur l’astéroïde le 12 février 2001 sans subir de dommages. Le dernier signal de la sonde a été reçu le 28 février 2001.

En 2003, la JAXA a lancé une sonde baptisée Hayabusa vers l’astéroïde Itokawa, avec pour objectif de s’y poser en douceur et d’en prélever des échantillons. Malgré plusieurs pannes et incidents[2], la sonde est actuellement (août 2009) sur le chemin du retour vers la Terre, sans que l’on sache toutefois avec certitude si elle contient effectivement des échantillons d’Itokawa[3].

Principaux groupements

Ceinture principale

La ceinture dite principale ou « jovio-martienne », entre les orbites de Mars et Jupiter, distante de deux à quatre unités astronomiques du Soleil, est le principal groupement : plus de 20 000 objets y ont été répertoriés à ce jour. L’influence du champ gravitationnel de Jupiter les a empêché de former une planète. Cette influence de Jupiter est également à l’origine des lacunes de Kirkwood qui sont des orbites vidées par le phénomène de résonance orbitale.

Troyens

Les astéroïdes troyens forment le deuxième groupe le plus important (2 075 au 2 novembre 2006).

Ils sont situés sur l’orbite d’une autre planète, aux deux points de Lagrange, L4 et L5.

La quasi-totalité des Troyens sont sur l’orbite de Jupiter. Seules deux autres planètes possèdent quelques troyens, Mars : un seul de confirmé et Neptune, quatre. Les autres planètes ne semblent pas en posséder sans doute en raison de l’influence soit du Soleil, soit des planètes voisines susceptible de perturber les points de Lagrange.

Géocroiseurs

Les astéroïdes géocroiseurs sont des astéroïdes dont l’orbite est relativement proche de celle de la Terre. Les Amors, dont 433 Éros fait partie, les Atens et les Apollos en sont les principaux groupes.

Seuls les Atens et les Apollos croisent l’orbite de la Terre et l’intérêt grandissant qu’on leur porte est lié à la crainte de les voir entrer en collision avec celle-ci. Ces croiseurs sont appelés ECA Earth-Crossing Asteroids ou NEO Near Earth Objects en anglais.

L’agence spatiale européenne (ESA) a entamé en 2004 un projet à long terme de protection de la Terre contre les géocroiseurs. Voir Services publics dans le monde.

Ceinture de Kuiper

Au 2 novembre 2006, 1 016 objets transneptuniens sont dénombrés par le Minor Planet Center, auxquels il faut ajouter certains objets épars. Potentiellement la ceinture de Kuiper semble bien être la plus grande concentration de petits corps du système solaire.

Le premier membre découvert de cette ceinture est (15760) 1992 QB1 en 1992, classé par la suite dans la catégorie des cubewanos ou objets classiques de la ceinture de Kuiper. La découverte de ce corps attira l’attention des astronomes sur les objets transneptuniens.

Certains des membres de la ceinture de Kuiper sont de tailles comparables à Pluton ou sa lune Charon.

Le plus grand identifié jusqu’à aujourd’hui est (136199) Éris, qui atteint 2 400 km de diamètre, soit une centaine de kilomètres de plus que le diamètre de Pluton. Les débats portent donc désormais sur la démarcation entre les gros objets et les planètes du système solaire. Ainsi, en août 2006, l’Union astronomique internationale décide de créer le statut de planète naine, aussitôt décerné à Pluton qui perd celui de planète, à (136199) Éris, objets de la ceinture de Kuiper et à (1) Cérès, le plus gros astéroïde de la ceinture principale. D’autres objets de la ceinture de Kuiper sont candidats à ce nouveau statut.

Par ailleurs, cette ceinture est la source de près de la moitié des comètes qui sillonnent le système solaire.

Centaures

Les Centaures sont un groupe d’astéroïdes qui naviguent autour du Soleil entre les orbites des planètes géantes. Le premier qui fut découvert est 2060 Chiron, en 1977. On suppose généralement que ce sont des astéroïdes ou des comètes qui ont été éjectés de leurs propres orbites.

Astéroïdes ou planètes ?

Les avancées techniques aidant, dès 1980, le nombre d’objets découverts augmenta considérablement et des corps très massifs, de la taille de Pluton, alors considérée comme une planète, furent observés. Les scientifiques en vinrent alors à se demander comment différencier une planète d’un gros astéroïde.

Rappelons aussi que, selon la théorie de Laplace (astronome en 1796), les planètes et le Soleil seraient nées simultanément d’un nuage de gaz et de poussières en rotation. Issus de ce nuage, une multitude de planétoïdes seraient le résultat d’une histoire mouvementée, caractérisée par une succession de processus antinomiques d’accrétion et de collisions. Astéroïdes et planètes ayant été formés à partir de la même matrice protoplanétaire, on peut se demander sur quels critères physiques s’appuyer pour les différencier. La très grande majorité des astéroïdes est de forme très irrégulière, ce qui contraste avec les formes quasi-sphériques des planètes ; cependant, les très gros astéroïdes, tels Cérès, sont également quasi-sphériques. La nature de la surface n’entre pas non plus en compte dans la différenciation. La différenciation se fait essentiellement par la taille :

Un astéroïde se définit implicitement comme un corps n’excédant pas 1 000 km de diamètre et gravitant autour du Soleil. Ce diamètre correspond approximativement à celui de Cérès, le plus gros astéroïde de la ceinture principale.

Toutefois, de nouveaux objets découverts ont défrayé la chronique : (20000) Varuna, (28978) Ixion, (50000) Quaoar, (90377) Sedna, (90482) Orcus et (136199) Éris. Détectés soit sur des orbites similaires à Pluton, soit au-delà, ces objets ont des tailles comprises entre 1 300 km et 2 600 km et se situent à la frontière entre planètes et astéroïdes.

En août 2006, l’Union astronomique internationale, a revu la notion de planète et défini une nouvelle classe d’objets, les planètes naines. Ainsi, Pluton, Éris et Cérès furent classés dans la catégorie « planète naine », bien que Cérès continue à être également considérée comme un astéroïde.

Classification selon leur composition

253 Mathilde, de classe C.
951 Gaspra, de classe S.

Les astéroïdes sont classés d’après leur spectre optique, qui correspond à la composition de leur surface. Il faut noter, cependant, que certains types sont plus facilement détectables que d’autres. Ainsi, ce n’est pas parce que la proportion d’astéroïdes d’un type donné est plus importante qu’ils sont effectivement plus nombreux :

Type C 
Cette catégorie regroupe 75 % des astéroïdes connus, de type carboné. Ces astéroïdes sont très sombres (coefficient d’albédo autour de 0,03) et similaires aux météorites chondrites carbonées. Leur composition chimique est proche de celle du Soleil, excepté pour l’hydrogène, l’hélium et d’autres gaz volatils. Leur spectre est plutôt bleu et plat.
Type S 
Cette catégorie regroupe 17 % des astéroïdes, de type silicique. Ils sont assez brillants (albédo 0,10 à 0,22). Ils sont riches en métal (fer, nickel et magnésium principalement). Leur spectre se situe vers le rouge, similaire à celui des météorites sidérolithes.
Type M 
Cette catégorie inclut la plupart des autres astéroïdes, de type métallique. Ils sont faits d’alliage fer-nickel et brillants (albédo 0,10 à 0,18).

Il y a un certain nombre de types plus rares, nombre qui augmente au gré des nouvelles découvertes :

  • type E, pour enstatite,
  • type R, pour rouge,
  • type V, pour 4 Vesta (on suppose que ce sont des fragments de ce plus gros représentant).

Voir aussi classification spectrale des astéroïdes.

Astéroïdes notables

Numéro Nom Diamètre (km) Date de découverte Commentaire
87 Sylvia 260,9 16 mai 1866 Premier système triple d’astéroïdes
243 Ida 56×24×21 29 septembre 1884 Visité par Galileo
S/1993 (243) 1 Dactyl 1,4 28 août 1993 Lune d’Ida
253 Mathilde 66×48×46 12 novembre 1885 Visité par NEAR Shoemaker
433 Éros 13×13×33 13 août 1898 Visité par NEAR Shoemaker, il est le premier géocroiseur a avoir été découvert[4]
624 Hector 105 10 février 1907 Plus grand astéroïde troyen Jovien découvert
951 Gaspra 19×12×11 30 juillet 1916 Visité par Galileo
2060 Chiron 200 18 octobre 1977 1er Centaure découvert
3753 Cruithne 5 10 octobre 1986 Orbite particulière co-orbitale avec la Terre
4179 Toutatis 4,5×2,4×1,9 4 janvier 1989 Croisa de près la Terre en 2004
4769 Castalia 1,8×0,8 9 août 1989 Premier astéroïde dont on a eu une image radar
5261 Eurêka 20 juin 1990 Premier astéroïde Troyen martien découvert (point L5)

Les risques d'impacts avec la Terre

Impact (vue d’artiste, Don Davis).

Lorsqu’un astéroïde ou un fragment d’astéroïde pénètre dans l’atmosphère de la Terre, les frottements avec cette dernière provoquent sa combustion. Si l’objet est assez volumineux, cette combustion n’est pas complète et il percute alors la surface de la Terre. On le nomme alors météorite.

À ce jour (2009), plus de 5 400 astéroïdes et comètes ont été détectés dans un rayon de 195 millions de kilomètres autour du Soleil, assez près de notre planète pour que les astronomes les classent dans la catégorie des objets proches de la terre (Near Earth Objects, NEO) ou géocroiseurs. Ceux qui mesurent plus de 140 m de large et passent à moins de 7,4 millions de kilomètres de l’orbite de la Terre sont considérés comme potentiellement dangereux. Au 30 avril 2008, les astronomes avaient catalogué plus de 900 corps célestes de ce type, dont (99942) Apophis, un astéroïde qui passera à 32 000 km de la terre en 2029. La probabilité qu’un de ces objets potentiellement dangereux entre en collision avec la Terre est quasi nulle mais des observateurs surveillent constamment leur position — recalculant leur orbite et les risques d’impact qu’ils présentent — et scrutent les régions voisines de l’espace à la recherche de nouvelles menaces.

Risques d'impacts selon la taille

  • Taille du corps : < 10 m :
Fréquence d’impact : 200 fois par an ;
Conséquence d’une chute sur la Terre : désintégration dans l’atmosphère.
  • Taille du corps : 10 à 100 m :
Fréquence d’impact : une fois par siècle (exemples connus : Meteor Crater, Arizona, il y a 50 000 ans ; Toungouska, Sibérie, 30 juin 1908) ;
Conséquence d’une chute sur la Terre : destruction d’une ville, raz-de-marée.
  • Taille du corps : 100 m à 1 km :
Fréquence d’impact : une fois tous les 5 000 à 30 000 ans
Conséquence d’une chute sur la Terre : environ cinq millions à cent millions de morts.
  • Taille du corps : > 5 km :
Fréquence d’impact : une fois tous les 100 millions d’années ;
Conséquence d’une chute sur la Terre : hiver nucléaire, disparition de l’humanité, catastrophe globale.

Voir aussi

Notes et références de l'article

  1. Les noms des astéroïdes.
  2. « Hayabusa flirte avec Itokawa », dans Espace Magazine, no 18, janvier-février 2006, p. 48-51 .
  3. Grande incertitude autour de Hayabusa sur flashespace.com, 2005. Consulté le 11 août 2009.
  4. Astronomie,premier contact de Gaétan Morissette.

Définitions connexes

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